Redis（三）存储原理与数据模型（hash冲突、渐进式rehash）

**Redis存储原理与数据模型**

在前两篇文章中，我们已经了解了Redis的基本概念、数据类型以及客户端连接的建立过程。在本篇文章中，我们将深入探讨Redis的存储原理和数据模型。

###1. Redis的内存结构Redis使用一个哈希表来存储所有的键值对。每个哈希表项代表一个键值对，包含以下信息：

* 键（key）
* 值（value）
* 哈希值（hash）

哈希值是通过对键进行散列运算得到的，它用于快速定位哈希表中的某个项。

###2. Redis的数据模型Redis的数据模型基于一个哈希表，每个哈希表项代表一个键值对。每个哈希表项包含以下信息：

* 键（key）
* 值（value）
* 哈希值（hash）

当我们向Redis中存储一个新键值对时，Redis会计算出该键的哈希值，然后将其插入到相应的哈希表项中。

###3. Redis的Hash冲突由于Redis使用一个哈希表来存储所有的键值对，因此当两个不同的键具有相同的哈希值时，就会发生Hash冲突。这种情况下，Redis需要进行重新散列（rehash）以避免冲突。

Redis使用渐进式重新散列（progressive rehashing）的策略来解决Hash冲突问题。当一个新键值对被插入到哈希表中时，如果该键的哈希值与现有的某个键相同，Redis会将该键值对移动到另一个哈希表中，以避免冲突。

###4. Redis的渐进式重新散列Redis使用渐进式重新散列（progressive rehashing）的策略来解决Hash冲突问题。当一个新键值对被插入到哈希表中时，如果该键的哈希值与现有的某个键相同，Redis会将该键值对移动到另一个哈希表中，以避免冲突。

渐进式重新散列是通过以下步骤实现的：

1. 当一个新键值对被插入到哈希表中时，Redis会计算出该键的哈希值。
2. 如果该键的哈希值与现有的某个键相同，Redis会将该键值对移动到另一个哈希表中，以避免冲突。
3. Redis会继续进行重新散列直到所有的键值对都被正确地存储在相应的哈希表项中。

###5. Redis的Hash函数Redis使用一个自定义的Hash函数来计算键的哈希值。该Hash函数是通过以下公式实现的：

`hash = (key[0] + key[1] *31) %2^32`

其中，`key[i]`代表键的第 `i` 个字节。

###6. Redis的Hash冲突解决策略Redis使用渐进式重新散列（progressive rehashing）的策略来解决Hash冲突问题。当一个新键值对被插入到哈希表中时，如果该键的哈希值与现有的某个键相同，Redis会将该键值对移动到另一个哈希表中，以避免冲突。

###7. Redis的数据模型示例以下是Redis的数据模型的一个示例：

c// 键（key）
char key[10] = "hello";

// 值（value）
int value =123;

// 哈希值（hash）
unsigned int hash = (key[0] + key[1] *31) %2^32;

在这个示例中，`key`代表一个键，`value`代表一个值，`hash`代表该键的哈希值。

###8. Redis的Hash冲突示例以下是Redis的Hash冲突的一个示例：

c// 键（key）
char key1[10] = "hello";
char key2[10] = "world";

// 值（value）
int value1 =123;
int value2 =456;

// 哈希值（hash）
unsigned int hash1 = (key1[0] + key1[1] *31) %2^32;
unsigned int hash2 = (key2[0] + key2[1] *31) %2^32;

在这个示例中，`key1`和`key2`代表两个不同的键，`value1`和`value2`代表两个不同的值。由于 `hash1` 和 `hash2` 相同，因此会发生Hash冲突。

###9. Redis的渐进式重新散列示例以下是Redis的渐进式重新散列的一个示例：

c// 键（key）
char key[10] = "hello";

// 值（value）
int value =123;

// 哈希值（hash）
unsigned int hash = (key[0] + key[1] *31) %2^32;

在这个示例中，Redis会计算出 `key` 的哈希值，然后将其插入到相应的哈希表项中。如果发生Hash冲突，Redis会将该键值对移动到另一个哈希表中，以避免冲突。

###10. Redis的数据模型总结在本篇文章中，我们深入探讨了Redis的存储原理和数据模型。我们了解了Redis使用一个哈希表来存储所有的键值对，每个哈希表项代表一个键值对，包含键、值和哈希值信息。我们还学习了Redis如何解决Hash冲突问题，通过渐进式重新散列将键值对移动到另一个哈希表中，以避免冲突。

最后，我们总结了Redis的数据模型示例，包括键、值和哈希值的计算，以及Hash冲突和渐进式重新散列的示例。